太阳大气各个层次中,都观测到了大量的低频波动。这些波动可以用磁流体理论很好地描述,在理论研究的指导下,波动或震荡参数可以用于诊断难以直接测量的太阳大气参数。这类实践被称为“冕震学”(或更广义地,“磁震学”),已经成为太阳物理中蓬勃发展的一个新兴分支。
耀斑的光变曲线中常常出现准周期震荡。这类震荡相当普遍,不局限于哪类耀斑或耀斑演化的哪个阶段或耀斑观测的哪个波段。这类震荡中,周期在秒以上的那些与磁流体过程密切相关,而其中受到广泛关注的一个可能是耀斑环在某种外部驱动下,经历了腊肠模这一磁流体震荡。当耀斑环内外密度分片均匀时,理论研究表明腊肠模周期大致为Alfven波横越磁环的渡越时间。从冕震学的角度,如果耀斑光变曲线中的准周期震荡确实来自腊肠模,那么周期的探测可以用来推测这一渡越时间。如果辅之以环的几何尺寸的测量,那么还可以直接推测耀斑环中Alfven速这一关键参数。
现实情况中横跨耀斑环方向的密度分布当然不太可能是分片均匀而更可能是连续的。此时如果理论研究表明,腊肠模周期与密度分布的陡度关系密切,那么震荡周期的测量就有可能用来推测这一陡度。考虑到陡度与耀斑环的加热效率可能由密切关联,那么陡度的推测当然就很有意义。
我们针对具有光滑横向密度分布的磁柱,推导了它所支持的腊肠行波所满足的方程,并利用由此得到的行波解构造了磁柱所支持的腊肠驻波。我们的计算结果表明,腊肠驻波周期与密度横向分布陡度的关系非常敏感地依赖于密度剖面的描述方案,在不同的方案下,该关系大不相同。以冕震学研究中广为使用的类Epstein剖面为例,腊肠驻波周期与密度分布陡度几乎无关。然而如果换一类描述方案,那么该周期就可能敏感地依赖于密度分布陡度。这意味着我们很有必要从观测上明确耀斑环横向密度分布的描述方案,否则周期无法作为有效的冕震学工具来推测陡度这一关键信息。
不仅如此,考虑到耀斑环(或更广义的冕环)常伴有可观的场向流动,我们还讨论了场向流动对于腊肠驻波的效应。我们的结果表明,场向流动对于束缚腊肠驻波的存在性影响巨大,其存在总是使得日冕磁环更不容易束缚腊肠驻波。需要强调的是,场向流动强度仅需不足百km/s即可有这样的效果。这一结论与我们此前在片几何下的研究类似。
本研究结果已被国际知名期刊Astronomy and Astrophysics(影响因子5.08)接受,将于近期发表(B. Li, S.-X. Chen, L.-D.
Xia, and H. Yu, Standing sausage modes in coronal loops with plasma flow)。这一研究得到了国家自然科学基金、教育部博士点基金、山东省自然科学杰出青年基金的支持。